Da sich die Öffentlichkeit der negativen gesundheitlichen Auswirkungen von Pestiziden, Herbiziden und Fungiziden bewusster wird, waschen immer mehr Menschen ihre Produkte, bevor sie sie essen. Während diese Praxis jedoch einige Bakterien entfernen kann, kann sie sich letztendlich als nutzlos für die Entfernung von Chemikalien erweisen, da gängige Pestizide durch die Haut der Frucht und in den Zellstoff aufgenommen werden.
In einer neuen Studie, die in Nano Letters veröffentlicht wurde, haben Forscher eine neuartige Membran auf Cellulosebasis entwickelt, die das Vorhandensein von Pestizidchemikalien auf Obst, Gemüse und Kräutern erkennen kann. Das neue System zum Nachweis der Lebensmittelsicherheit kann auch feststellen, ob die Chemikalien an der Haut vorbei und in das Fruchtfleisch eingedrungen sind. Das innovative Material, bekannt als nano-faltige Cellulose/Silber-Nanopartikelmembranen (NWCM-Ag), ist hochempfindlich und kann Spuren von Schadstoffen in Lebensmitteln genau identifizieren.
Neue Methode zur Erkennung der Lebensmittelsicherheit ermöglicht es Forschern, Pestizidrückstände in Fruchtfleisch zu finden
Traditionelle Nachweismethoden wie die Gas- und Flüssigkeitschromatographie sind oft umständlich und teuer. Die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) hat sich aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit als vielversprechende Alternative entwickelt, aber ihre Wirksamkeit wurde durch die von Natur aus schwachen Signale der Raman-Spektroskopie begrenzt.
Die neue Studie befasst sich mit diesen Einschränkungen durch die Integration von Zelluloseauflösung, ausgerichteter Regeneration und In-situ-Nanopartikelsynthese, um eine flexible, transparente und hochempfindliche Membran zu schaffen. Die NWCM-Ag-Membranen verwenden eine dreidimensionale nanofaltige Struktur, die die elektromagnetische Kopplung von Metall-Nanopartikeln auf der Membranoberfläche verbessert. Dieses Design ermöglicht den Nachweis von Pestiziden in Konzentrationen von nur 10^-9 M. Die Forscher konzentrierten sich in dieser Studie auf zwei Pestizide: Thiram und Carbendazim. Beide sind weit verbreitete Fungizide, die in Nahrungsmittelpflanzen verwendet werden. Der Hauptfokus der Studie lag auf Äpfeln, bei denen die Tests ergaben, dass Thiram und CBZ von der Schale in die Zellstoffschicht eindringen konnten.
Laut den Autoren der Studie können „Obstreinigungsbetriebe Pestizide nicht vollständig entfernen“.
Die Situation der Pestizidkontamination hat sich im Laufe der Zeit verschlechtert. Wasser-, Boden- und Nahrungspflanzen werden ständig von diesen Karzinogenen infiltriert und von schlechten landwirtschaftlichen Praktiken verwüstet. Der jüngste Pestiziddatenbericht des USDA fand nachweisbare Pestizidrückstände in 72% von 10.000 Lebensmittelproben. Während das USDA behauptet, dass 99 % der getesteten Lebensmittel kein „Risiko für die Gesundheit der Verbraucher darstellen und sicher sind“, könnte die allgegenwärtige Natur von Pestiziden bei kumulativer Exposition Gesundheitsrisiken darstellen. Eine separate Analyse fand Pestizidrückstände in 59 verschiedenen Obst- und Gemüsekategorien. Von diesen Kategorien enthielten 20 % Pestizidrückstände in Mengen, die „erhebliche Risiken“ darstellen.
Äpfel müssen vollständig geschält werden, um die Pestizide zu entfernen
Eine der wichtigsten Innovationen der NWCM-Ag-Membran ist ihre Fähigkeit, die Verteilung von Pestiziden in Lebensmitteln zu visualisieren. Mit der Raman-Bildgebungstechnologie zeigten die Forscher, dass Pestizide durch die Apfelschale in die etwa 30 Mikrometer tiefe Zellstoffschicht eindringen können. Diese Erkenntnis deutet darauf hin, dass das Waschen von Früchten nicht ausreicht, um Pestizidrückstände zu entfernen. Die Schale der Frucht, einer der nährstoffreichsten Teile der Frucht, muss möglicherweise vollständig entfernt werden, um die Pestizidrückstände zu entfernen.
Die NWCM-Ag-Membranen zeichnen sich nicht nur durch Empfindlichkeit, sondern auch durch Vielseitigkeit aus. Sie wurden erfolgreich an einer Vielzahl von Lebensmitteln getestet, darunter Gemüse, Obst, Meeresfrüchte und Gewürze. Die Membranen bieten eine hohe optische Transparenz (91%) und Flexibilität, was sie für verschiedene Anwendungen und Erkennungsszenarien geeignet macht. Die Membranen zeigten Vielseitigkeit, indem sie Kontaminanten in einer Vielzahl von Lebensmitteln erfolgreich erkannten, darunter: Chilipulver, Gurken, Reiskörner und Garnelen.
„Die Entwicklung dieser nano-faltigen Cellulosemembranen stellt einen bedeutenden Sprung nach vorne in der Lebensmittelsicherheitstechnologie dar“, sagte Dr. Zewan Lin, der leitende Forscher der Studie. „Durch die Verbesserung der räumlichen und elektromagnetischen Kopplungseffekte bietet unsere Membran beispiellose Erkennungsfähigkeiten, die für die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit von entscheidender Bedeutung sein können.
Die Ergebnisse der Studie ebnen den Weg für effektivere und zugänglichere Maßnahmen zur Lebensmittelsicherheit, insbesondere in Regionen mit begrenzten Ressourcen. Die Fähigkeit, Pestizidrückstände in extrem niedrigen Konzentrationen zu erkennen, könnte die Lebensmittelsicherheitspraktiken verändern, das Risiko der Einnahme von Pestiziden verringern, den Verbraucherschutz vor Karzinogenen verbessern und die Notwendigkeit einer landwirtschaftlichen Transformation bekunden.
Zu den Quellen gehören:
TheNewLede.org [PDF]
AMS.USDA.gov [PDF]
newstarget.com